迴轉支承軟帶裂紋分析
迴轉支承作為工程機械的關鍵部件，目前市場使用量近10萬台。 迴轉支承的主要失效模式有滾道磨損、齒面磨損、滾道裂紋和齒面斷裂等，齒面裂紋或斷裂直接導致迴轉支承報廢，滾道裂紋會加速迴轉支承的損壞。環並大大降低迴轉支承的設計壽命。 本文選取迴轉支承滾道軟帶使用過程中的早期裂紋進行分析並提出預防措施。
1.破解產品說明
本文裂紋產品用於一台6t挖掘機的迴轉支承，迴轉中心直徑為730，滾動直徑為22mm。 為測試迴轉支承的使用壽命，模擬實際工況進行加載試驗，如圖1所示，加載30,000轉後，在軟區發現裂紋。
- (1)原材料 本產品材質為S48C環，原材料為圓柱連鑄連軋圓鋼錠。 軋製成環後，進行調質處理。
- (2)產品加工工藝產品加工工藝：粗UT→粗車形→加工堵孔→配套堵孔→鑽錐形銷孔→配套錐形銷→粗車滾道→滾道淬火→回火→MT→…
產品工藝採用掃描感應淬火，淬火後180~200℃低溫回火，然後進行MT探傷。 由於該產品採用掃描感應淬火工藝，必須在堵塞處預留工藝軟區，如圖2兩條線之間。經探傷，該產品未發現裂紋，進行後續加工.
2、裂紋分析
- (1)裂紋金相檢驗產品經加載試驗後，將產品拆開檢查，發現產品有兩處裂紋，一處位於塞孔邊緣，另一處為位於熱處理過渡區。 兩條裂紋都位於工藝保留的軟區，軟區有明顯的磨損跡象。 其餘滾道無異常，內置滾動體無異常。沿滾道圓周方向切割裂紋後，進行金相檢查，滾道無異常區取樣驗證掃描表面感應淬火質量的一致性。
- (2) 淬火質量符合性檢查。 本產品掃描淬火質量要求為：硬度要求55～62HRC，硬化層深度不小於2mm（硬度不小於45HRC），感應淬火金相組織水平3～7級，無裂紋等缺陷.產品經金相檢驗，硬度55.9~56.4HRC，硬化層深度3.03~3.26mm，感應淬火金相組織4級，MT檢驗無裂紋等缺陷.
- （3）軟帶符合性檢測行業標準《JB/T2300—2011迴轉支承》和《JB/T10839—2008工程機械設備單列滾珠迴轉支承》對軟帶有明確的技術要求：軟帶寬度指硬度為50HRC的軟帶兩端滾道中間部分之間的距離； 帶塞孔的插芯軟帶寬度不應大於塞孔直徑加35mm。產品塞孔直徑為27mm，軟帶寬度控制標準產品小於或等於62mm。 軟帶寬度按上述標準測試，鋼化帶寬度為44.2mm，符合標準要求。
- (4)裂紋產生原因分析感應淬火產生裂紋的主要影響因素是原材料質量不合格和熱處理工藝參數不當。
如前所述，在淬火和回火後，對工件進行了全面的MT檢查。 工件未發現裂紋。 工件加載後，發現裂紋是肉眼可見的。 可以確認裂紋是由承載力引起的。
裂紋產生原因分析1：圖4中裂紋位於基體與淬火的過渡區。 基體組織區塑性變形嚴重（見圖9），過渡區出現少量馬氏體（見圖4）並逐漸淬火。 硬區過渡到馬氏體區（見圖7），屈服強度逐漸增加。 在基體和過渡區之間，在重複軋製過程中容易出現應力集中。 在該區域達到極限屈服強度後，裂紋將產生並沿過渡層擴展。
裂紋原因分析2：工件進行感應淬火時，為圖5工藝預留回火區，組織為未淬火的基體組織。 從圖中可以看出，存在與加載和運行方向一致的塑性變形，組織發生嚴重的流線形變形。 工件加載後，未淬火屈服強度低。 當應力超過材料的屈服極限時，就會引起塑性變形。 反复軋製後，晶粒在應力作用下沿滑移面滑移分離。 移動表面以分離裂縫。
3. 預防措施
通過以上分析，可以得出產品產生的裂紋是由於工件軟區加載後工件的加載失效裂紋所致。 根據行業實驗研究班，採取以下措施防止軟區出現裂紋：
- (1)嚴格控制堵孔與堵孔之間的間隙。
- (2) 研磨和壓低軟區。
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